電験三種 電験三種の過去問解説

【ヒント掲載で使い易い】電験三種(電力)の過去問題集2019★動画と図でやさしく解説

2019年10月28日

電験三種の過去問解説(電力):2019年(令和元年)問1
水力発電所の水車と発電機(論説)

我が国の水力発電所(又は揚水発電所)に用いられる水車(又はポンプ水車)及び発電機(又は発電電動機)に関する記述として、誤っているものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

(1)ガイドベーン(案内羽根)は、その開度によってランナに流入する水の流量を変え、水車の出力を調整することができる水車部品である。

(2)同一出力のフランシス水車を比較すると、一般に落差が高い地点に適用する水車の方が低い地点に適用するものより比速度が小さく、ランナの形状が扁平になる。

(3)揚水発電所には、別置式、タンデム式、ポンプ水車式がある。発電機と電動機を共用し、同一軸に水車とポンプをそれぞれ直結した方式がポンプ水車式であり、水車の性能、ポンプの性能をそれぞれ最適に設計できるため、国内で建設される揚水発電所はほとんどこの方式である。

(4)水車発電機には突極形で回転界磁形の三相同期発電機が主に用いられている。落差を有効に利用するために、水車を発電機の下方に直結した立軸形にすることも多い。

(5)調速機は水車の回転速度を一定に保持する機能を有する装置である。また、自動電圧調整器は出力電圧の大きさを一定に保持する機能を有する装置である。

出典元:一般財団法人電気技術者試験センター


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過去問の解説

揚水発電については計算問題が良く出題されるので、論説問題はレアですね。

問題を解くポイント

  • ガイドベーンとは(1)
  • フランシス水車の比速度と扁平率(2)
  • 揚水発電所の方式(3)
  • 水車発電機の構造(4)
  • 調速機と自動電圧調整器(5)

ガイドベーンとは

ガイドベーン

開度によってランナに流入する水の流量を変え、水車の出力を調整することができる水車部品

ガイドベーンが調整するのは流入水量です。
(何年の過去問か忘れましたが、ガイドベーンは流入水量と流出水量どちらを調整するか?といった問題が出題されました)

したがって、(1)の記述は正しいです。

参考

<水車の種類と流量調整>

・ペルトン水車 ➡ ノズルのニードル弁開度

・フランシス、プロペラ、斜流水車 ➡ ガイドベーン開度

フランシス水車の比速度と扁平率

フランシス水車

同一出力のフランシス水車を比較すると、一般に落差が高い地点に適用する水車の方が低い地点に適用するものより比速度が小さく、ランナの形状が扁平になる

したがって、(2)の記述は正しいです。

この内容は、記載されていない参考書もあると思うので、追記しておくことをオススメします。

揚水発電所の方式

揚水発電所の方式

別置式、タンデム式、ポンプ水車式がある。

ポンプ水車式:水車とポンプを兼用させた方式

したがって、(3)の記述は誤りです。

水車発電機の構造

水車発電機

突極形で回転界磁形の三相同期発電機が主に用いられている。

落差を有効に利用するために、水車を発電機の下方に直結した立軸形にすることも多い。

したがって、(4)の記述は正しいです。

今回は水車発電機の回転子に関する記述でしたが、タービン発電機と比較されて出題されることがあるので、両方の構造を覚えておきましょう。

  水車発電機 タービン発電機
回転速度 遅い 速い
回転子 突極形、立軸・横軸どちらでも可 円筒形、横軸形

調速機と自動電圧調整器

調速機

水車の回転速度を一定に保持する機能を有する装置

自動電圧調整器

出力電圧の大きさを一定に保持する機能を有する装置

したがって、(5)の記述は正しいです。

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